DE970426C - Zyklon-Brennkammer fuer Gasturbinen - Google Patents

Zyklon-Brennkammer fuer Gasturbinen

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DE970426C
DE970426C DEP6509A DEP0006509A DE970426C DE 970426 C DE970426 C DE 970426C DE P6509 A DEP6509 A DE P6509A DE P0006509 A DEP0006509 A DE P0006509A DE 970426 C DE970426 C DE 970426C
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DE
Germany
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combustion chamber
chamber
cooling air
combustion
double wall
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Expired
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DEP6509A
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English (en)
Inventor
Derek Roy Bettison
Christopher John Cowlin
Martin Cox
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Power Jets Research and Development Ltd
Original Assignee
Power Jets Research and Development Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/58Cyclone or vortex type combustion chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/425Combustion chambers comprising a tangential or helicoidal arrangement of the flame tubes

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Description

  • Zyklon-Brennkammer für Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte Zyklon- (Wirbel- oder Drall-) Brennkammern, d. h. auf Kammern, worin Brennstoffteilchen in Luft verbrannt werden, welche in die Kammer ganz oder nahezu tangential eintritt und sich vom Umfang aus nach innen zu mit einer Wirbel- oder Drallbewegung in Richtung auf die Achse der Kammer zu und auf diese Weise weiter durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Mittelauslaß für die Verbrennungsgase hinaus bewegt. Solch eine Brennkammer wird bei Gasturbinenanlagen angewendet.
  • Diese Gattung von Brennkammern macht es möglich, pulverförmige feste Brennstoffe und gewisse Schweröle zu verbrennen; doch ist es infolge der hohen Arbeitstemperatur bisher erforderlich hewesen, solche Brennkammern aus körnigem bzw. keramischem Werkstoff herzustellen, um eine zufriedenstellende Arbeitsweise und eine ausreichend lange Lebensdauer sicherzustellen. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Wirkungsweise und eine Verlängerung der Lebensdauer der Kammer, und zwar dadurch, daß eine ausreichende Kühlung vorgesehen und eine Wärmeverformung vermieden wird, wobei, was wesentlich ist, die Brennkammer aus Stahl statt aus dem vorerwähnten körnigen oder keramischen Werkstoff hergestellt werden kann.
  • Brennkammern für feste und flüssige Brennstoffe sind vielfach bekanntgeworden. Zwar ist das allgemeine Problem, Brennkammern für Gasturbinenanlagen ganz aus Metall, also ohne Verwendung keramischer Baustoffe, zu fertigen, an sich bekannt. Jedoch eignen sich diese bekannten Ausführungsformen im Gegensatz zu derjenigen gemäß der Erfindung nicht für spiralig durchströmte Kammern mit tangentialem Eintritt der Brennluft, sondern für im wesentlichen axial durchströmte Brennkammern mit radialem Eintritt der Gesamtluft, die dann erst innerhalb der Kammern in Brenn- und Kühlluft aufgeteilt wird. Aber auch dort sind die angeführten Lösungsmittel unterschiedlich von der erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welcher die Brennkammer eine Innenhülle aufweist, durch welche die zwischen dieser und einer mit Öffnungen versehenen Außenhülle ähnlicher Form strömende Kühlluft nicht hindurchtreben kann. Demgegenüber zeigen die bekannten Kammern keine Hüllen einer Spiralströmung, sondern einzelne mit kurzen Überlappungen aufeinanderfolgende Rohrstücke oder Rohrschüsse für eine innenwandige Axialströmung, welche von eben solchen umschlossen und vom Kühlgas überströmt werden, so daß dem Veibrennungsgas auf seinem Strömungsweg durch den Brennraum der Kammer in entsprechenden Abständen mehrmals ein Kühlluftteilstrom zugemischt wird.
  • Auch bei einer weiteren bekannten Brennkammer treten zunächst Brenn- und Kühlluft gemeinsam radial in die im wesentlichen axial durchströmte Brennkammer ein, die nicht von zwei im Abstand voneinander angeordneten Hüllen begrenzt ist, sondern von einem siebartig durchlochten zylindrischen Rohrstück, das von der Kühlluft durchströmt wird.
  • Bei einer weiteren bekannten Brennkammer wird Brenn- und Kühlluft ebenfalls gemeinsam und überdies axial zugeführt. Außerdem wird Primärluft nach Durchströmung des von der doppelwandigen zylindrischen Brennraumbegrenzung gebildeten Zwischenraumes durch den inneren Zylindermantel in den Brennraum geleitet; die eigentliche Kühlluft aber strömt zwischen äußere Brennraumbegrenzung und Gehäuse. Eine mit Doppelhülle umgebene Spiralkammer sowie die erfindungsgemäße Kühlluftzuführung zeigt also auch diese bekannte Brennkammer nicht.
  • Eine weitere, mit einem gasförmigen Arbeitsmittel betriebene Kraftmaschinenanlage zeigt eine Spiralkammer mit einer tangentialen Einlaßöffnung und zentralem Auslaß sowie ein die Spiralkammer mit Abstand umgebendes Außengehäuse. Jedoch wird bei dieser Ausführungsform die Spiralkammer nicht von Hüllen, sondern von Schaufeln umgeben, und Brenn- und Kühlluft strömen nicht getrennt ein, sondern ein Teil der Luft tritt sogleich in axialer Richtung in die Kammer ein, während der Rest zwischen den Schaufeln hindurchgeht.
  • Es sind außerdem Wirbel-Brennkammern bekanntgeworden, bei welchen die Wandungen wassergekühlt sind, wobei das Wasser durch das in das feuerfeste Material eingebettete Rohr geleitet wird, während der Hauptzweck gemäß der Erfindung darin zu sehen ist, ganz ohne feuerfestes Material auszukommen. Auch bei einer noch anderen Ausführungsform tritt, obgleich das Flammrohr hier aus einer i-Stück-Konstruktion besteht, ein Teil der Luft aus dem das Flammrohr umgebenden Zwischenraum in bisher üblicher Weise schon vor Flammrohrende in den Brennraum hinein. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die lIischöffnungen im inneren Zylinder des doppelwandigen Flammrohres ein Stück stromaufwärts des Flammrohrendes ungefähr dort, wo der heiße Flammenkern - dessen Begrenzung ja bekanntlich im Längsschnitt ungefähr parabolischen Verlauf hat - der allgemeinen Erfahrung nach an das innere Flammrohr »heranlecken« würde, um ihn von der Wandung wieder abzudrängen. Auch werden bei. der bekannten Brennkammer Brenn- und Kühlluft zunächst, wieder unterschiedlich zur Erfindung, gemeinsam in das Gehäuse eingeführt und erst innerhalb desselben getrennt, können also nicht getrennt eingeregelt werden.
  • Gegenüber diesen bekannten vorbeschriebenen Ausführungen bezieht sich die Erfindung auf eine Zyklon- oder Wirbel-Brennkammer für Gasturbinen in der Form einer Spiralkammer mit einer oder mehreren auf dem Umfang gelegenen Einlaßöffnungen für Brennluft und Brennstoff, welche im wesentlichen tangential gerichtet sind, und mit einem axialen zentralen Auslaß sowie mit einem Außengehäuse, welches die Spiralkammer mit Abstand umgibt, damit Kühlluft dieKammer zu überströmen vermag, und sie zeichnet sich in erster Linie dadurch aus, daß den Spiralkammerraum eine aus Innen- und Außenhülle, in ähnlicher Form wie die Innenhülle, mit einem schmalen Zwischenraum zwischen beiden in an sich bekannter Weise aufgebaute Doppelwandung umhüllt und daß nur die Außenhülle mit Öffnungen versehen ist, um Kühlluft vom Gehäuse her in den Raum zwischen die Doppelwandungen einströmen zu lassen.
  • Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß zur wärmebeweglichen Abstützung der Außenhülle gegenüber dem Außengehäuse an sich bekannte Befestigungsmittel oder Verbindungsmittel vorgesehen werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch eine Mehrzahl von Einlässen zu sowie Auslässen aus dem Raum zwischen der Doppelwandung aus, wodurch mehrere parallele Wege für die ein- bzw. austretende Kühlluft geschaffen werden. Ein Merkmal der Erfindung besteht noch darin, daß die Innenhülle in Abschnitte unterteilt ist, welche über Dehnverbindungen miteinander in Verbindung stehen, wobei der Raum zwischen der Doppelwandung mit dem Raum zwischen Außenhülle und Außengehäuse in Verbindung ist.
  • Die Kühlluft oder wenigstens ein Teil derselben kann mindestens einen Teil der Verbrennungsluft bilden. Vorzugsweise wird die Kühlluft ganz oder zum Teil mit den Verbrennungsgasen im Auslaß von der Brennkammer her vermischt. Insbesondere kann die Kühlluft in diesen Auslaß in -zwei getrennten Strömen eingebracht werden - einem Innenstrom, welcher sich ohne weiteres mit den Verbrennungsgasen vermischt, und einem ringförmigen Außenstrom, welcher gleichsam als Kühlstrom dient und die Innenfläche der Wandung des Auslasses zu kühlen sucht -. Diese Luftströme erhalten zweckmäßig eine Wirbelbewegung oder einen Drall in der gleichen Drehrichtung wie die Verbrennungsgase; die kinetische Energie des Wirbels oder Dralls des gesamten Auspuffstromes kann dann in einem gewissen Umfang in einer entsprechend ausgebildeten Auslaßdüse oder in der ersten Stufe der Turbine rückgewonnen werden, wenn die Brennkammer gleichachsig dazu angeordnet wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der Zeichnung beschrieben werden, und zwar zeigt Fig. i eine perspektivische Darstellung der Gesamteinrichtung, wobei ein Teil weggebrochen dargestellt ist, um das Innere zu verdeutlichen, Fig. 2 einen Querschnitt, Fig. 3 einen Längsschnitt, während die Fig. q. bis 6 Einzelheiten der Anordnung nach Fig.i wiedergeben.
  • In den Fig. i, 2 und 3 besteht das Außendruckgehäuse aus einem mit Flanschen versehenen zylindrischen Körper i (der in der nachfolgend beschriebenen Weise mit Aussparungen versehen ist) und aus in Umfangsrichtung mit Flanschen versehenen, eine Mittelaussparung aufweisenden domförmigen Enddeckeln 2, welche an den Enden des Körpers i mittels Bolzen 3, die durch die aufeinandersitzenden Flansche hindurchgehen, gehalten werden. Die Brennkammer innerhalb des Druckgehäuses hat im wesentlichen drei tangentiale Eintrittsöffnungen, die gleichwinklig um den Umfang herum verteilt angeordnet sind, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
  • Der Spiralkammerraum wird von einer Doppelwand umhüllt, welche aus einer Innenhülle und einer Außenhülle besteht, die voneinander durch einen engen Raum für die Kühlluft getrennt sind. Der Hauptkörper besteht aus zwei mit Mittenaussparung versehenen äußeren Endplatten 4a, welche durch sechs Hohlrippen versteift sind, wobei diejenigen am einen Ende mit denjenigen am anderen Ende über in gleicher Anzahl vorgesehene Hohlrippen verbunden sind, die sich in Längsrichtung der Kammer erstrecken und gleichförmig um den Umfang herum verteilt sind. Der Umfang einer jeden Endplatte 4a wird durch drei Teilspiralkurven q. b gebildet, welche am besten aus Fig. 2 zu erkennen sind und durch radiale oder nahezu radiale Stufen q.c miteinander in Verbindung stehen. Die sechs Kanäle q. d, welche als Versteifungsrippen für jede Platte 4a dienen, führen in eine ringförmige Buchse bzw. einen Ringraum rund um die Mittelaussparung hinein, wobei jede dieser Rippen in im wesentlichen tangentialer Richtung sich von dieser Buchse zum Umfang der Platte hin erstreckt. Die Kante einer jeden Platte d.a ist so gebogen bzw. umgebördelt, daß sie einen Flansch rund um die Platte bildet, welcher in einer Ebene mit Flanschen rund um die Außenenden der Kanäle 4.d vorgesehen ist, welch letztere Flansche mit 4. f bezeichnet sind. Rund um die Außenseite der Kammer ist zwecks Vervollständigung der Außenhülle die Deckplatte4g vorgesehen., «-elche aus drei verschiedenen Bogenteilen mit Kammern 4e besteht, welche die in Längsrichtung sich erstreckenden hohlen Versteifungsrippen bilden.
  • Die Kanten der Bogenplatten q.g, welche erweiterte Teile bzw. Verbreiterungen rund um die Enden der Kanäle 4e aufweisen, werden mittels Schraubbolzen 14 an den Umfangsflanschen der Endplatten 4a befestigt.
  • Die innere Hülle der Doppelwandung der Brennkammer, welche in ihrer Form mit derjenigen der Außenhülle übereinstimmt, besteht aus einer Anzahl von getrennten Riffelplatten, welche über Ausdehnungs-Verbindungsstücke miteinander in Verbindung stehen. So besteht jede mit einer Mittelaussparung versehene Endplatte aus einer Anzahl von Sektorplatten 5 a, welche in Fig. i dadurch teilweise sichtbar gemacht sind, daß die Außenhülle weggeschnitten ist. Der Umfangsring der Innenhülle setzt sich aus einer Anzahl von Bogenplatten 5 b zusammen, die auch teilweise in Fig. i sichtbar gemacht sind. Jede Bogenplatte 5 b sitzt an einer Sektorplatte 5a an jedem Ende, um so die bauliche Einheit zu bilden, die in Fig. q. getrennt in Seitenansicht dargestellt ist, wobei die Umfangskante der Platte 5 a so gebogen bzw. umgebördelt ist, daß ein Flansch entsteht, an welchem die Platte 5 b befestigt, z. B. angeschweißt ist, wie dies aus der Darstellung der Fig.5 hervorgeht. Die Stirnflächen der baulichen Einheit, welche der Außenhülle zugewendet sind -:d. h. die Außenflächen der Brennkammer -sind mit Kühlrippen, Riffelungen oder Nuten 5 c versehen, welche eine Gestalt haben, die am besten aus Fig. 5 ,ersichtlich ist. Benachbarte bauliche Einheiten überlappen sich entlang den radialen: Kanten der Sektorplatten 5a sowie entlang den Kanten der Bogenplatten 5 b. Zwecks Bildung von Ausdehnungs-Feder- und Nutverbindungen weist jede bauliche Einheit eine Nut auf, die sich entlang diesen Kanten erstreckt, wie dies in Fig.6 dargestellt ist, welche einen Schnitt gemäß der Schnittlinie VI-VI in Fig. q. darstellt, und die die Kanten der nächsten baulichen Einheit aufzunehmen vermag. Wenn die Platten 5 a und 5 b aus. Metallblech sind, so können die Vorsprünge 5 c daran, beispielsweise mittels Schweißens, befestigt sein, was auch bezüglich der Kantenstreifen 5 d gilt, die in Fig. 6 gezeigt sind und flache Nuten bilden, in welchen die überlappenden Kanten der benachbarten Platten gleitend sitzen. Das Anschweißen der Vorsprünge muß so glatt und durchlaufend wie möglich sein. Gleichfalls an die Platten 5 a und 5 b sind die Flansche oder Naben 7 angeschweißt, welche dazu dienen, Innenhülle von Außenhülle durch einen schmalen. Zwischenraum getrennt zu halten, und mit Gewinde versehene Bolzen 8 sind an den Flanschen oder Naben angeschweißt. Die Bolzen 8 sitzen in großen Durchgangslöchern in den Platten 4a und 4g der Außenhülle und werden daran mittels Muttern 9 (s. Fig. i) befestigt, welche die Innenhülleneinheiten halten, während sie eine Relativbewegung während der Ausdehnung und Zusammenziehung zulassen. Wenn die Sektor- und Bogenelemente 5 ca und 5 b aus Metallguß sind, können die Vorsprünge und Nuten ein-bzw. angeformt werden. Die Sektoren 5 a können außerdem in Umfangsrichtung mittels in Umfangsrichtung verlaufender Feder- und Nutverbindungen unterteilt sein.
  • Zwischen den rohrförmigen Rippen4d und 4e sind Schlitze4h in den. Platten 4a und 49 vorgesehen, welche Einlässe zum Raum zwischen der Doppelwandung hin bilden, welcher Raum ebenfalls mit dem Innern aller hohlen End- und Längsrippen 4 d und 4 e in Verbindung steht.
  • Eine ringförmige Nut, ähnlich den Nuten entlang den Kanten der Sektorplatten 5 a, ist rund um die Mittelaussparung herum an jedem Ende der Außenhülle - beispielsweise mittels Bogenstreifen 5 e, welche ähnlich .den Streifen 5 d ausgebildet und .ebenfalls an der Stirnfläche einer jeden Sektorplatte befestigt sind (s. Fig. 4) - vorgesehen bzw. geformt. In diese eine Ausdehnungsbewegung zulassenden Nut in der einen Endplatte der Innenhülle, und zwar mit der benachbarten, Endplatte der Außenhülle über Bolzen verbunden, greift der Rand des vorstehenden Endes des zylindrischen Rohres io ein, welches den axialen Auslaß aus der Brennkammer bildet und aus Fig. 3 ersichtlich ist; an den Innenenden der Kanäle 4d an der benachbarten Endplatte 4a der Außenhülle ist der Rand des aufgeweiteten Endes eines weiteren zylindrischen Rohres i i befestigt, welches das Rohr iö umgibt und dadurch einen ringförmigen Sammelraum bildet, in welchen die rohrförmigen Rippen hineinfördern. Ein Rohr 12, das an der anderen der Endplatten 4a. befestigt ist, erstreckt sich in die Brennkammer in Richtung auf Rohr io hinein und bildet -einen Kühllufteinlaß. Rund um das Rohr i2 ist ein weiterer ringförmiger Sammelraum vorgesehen, der vom Rohr 13 gebildet wird, der an den Endplatten ähnlich wie Rohr io befestigt ist. Diese Rohre sind am besten aus Fig. 3 ersichtlich, während das aufgeweitete Ende des Rohres 12 in Fig. i dargestellt ist, und in dieser Figur ist auch die Doppelwandung teilweise weggebrochen dargestellt, um das andere Ende des Rohres 12 sichtbar zu machen, welches selbst teilweise weggebrochen ist, um das Ende des Rohres 13 sichtbar zu machen. Ein weiteres Rohr kann in axialer Richtung ganz durch die Brennkammer hindurchführen und als Führung für den unmittelbaren Durchlaß von weiterer Kühlluft, z. B. aus der Atmosphäre, dienen.
  • Die Brennkammer sitzt im Außengehäuse, umgeben von einem allseitigen freien Raum für die Kühlluft, wobei die hohlen Längsrippen 4e auf der zylindrischen Wandung i des Außengehäuses, wie aus den Fig. i und 3 ersichtlich, mittels Paaren von zusammenwirkenden: Halteelementen gehalten werden. Das eine Halteelement eines jeden. Paares, beispielsweise das Element 16, ist an der ,einen Kammer befestigt und hat die Form einer Zunge, welche sich in radialer Richtung (in bezug auf die Zylinderform der Kammern) erstreckt, während das andere Element 15 an,der andern. Kammer sitzt und die Form. eines Kanals aufweist, in welchem die Zunge 16 gleitend sitzt. Ein Paar, wie beispielsweise 15, 16, von denen mindestens eins für jede Rippe 4 e vorgesehen ist, weist den Kanal in axialer Richtung auf; diese sichern, während sie Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen zulassen, die Brennkammer gegen körperliche Bewegung in radialer und in Umfangsrichtung. Andere ähnliche Paare 17, 18, von denen wiederum mindestens eines für jede Rippe 4e vorgesehen. ist, weisen Kanäle auf, die sich in Umfangsrichtung erstrekken., um dadurch eine körperliche Bewegung in Längsrichtung zu verhindern.
  • Ein mit Flanschen versehenes Einlaßrohr 2 a tritt in die Mittelaussparung in einem der Enddeckel2 in, der Nähe der Rohre i2 und 13 (Fig. i und 3) ein und ist am Deckel 2 angeschweißt oder sonstwie befestigt. Ein Auslaß-Flanschrohr 2 b ist in gleicher Weise am anderen der Enddeckel befestigt; die Auslaßrohre io und i i an der Brennkammer treten in. das Auslaßrohr 2 b ein.
  • Gegenüber jedem der drei Stufenteile am Umfang der Brennkammer, wo die Eintrittsöffnungen für die Brennluft und den Brennstoff angeformt sind, ist eine Aussparung im Zylinderteil i des Außengehäuses vorgesehen, von welcher in im wesentlichen tangentialer Richtung zum Gehäuse sich ein Flansch-Rohrkörper i a erstreckt. An diesem Körper i ca sitzt über Bolzen 2o, welche durch die Flansche hindurchführen, ein Flansch-Einlaßkopf 19, welcher ein rechtwinkliges Rohr bzw. einen Rohrkrümmer darstellt, an welchen die Brennluft-Züfu'hrleitung angeschlossen werden kann. Quer durch den Kopf sich erstreckend und durch die Balzen 20 zwischen den Flanschen des Kopfes i9 und dem Rohrkörper i a. des äußeren Gehäuses gehalten, ist die mit Aussparung versehene Einlaßdeckplatte 2,1 vorgesehen. Der Körper i a und das benachbarte Ende des Kopfes i9 sind in ovaler Form ausgebildet, um sich einer Reihe von drei Brennern anzupassen. Jeder Brenner sitzt in einem Rohr 22, welches das Flammrohr oder ein. Gehäuse rund um das Flammrohr sein kann; das obere Ende des Rohres 22 sitzt an der Deckelplatte 21 und paßt in eines der darin vorgesehenen Aussparungen hinein. Auf diese Weise kann Kühlluft vom äußeren Gehäuse nicht in das Flammrohr gelangen, und die Deckelplatte 2i bewirkt darüber hinaus eine Trennung zwischen der Kühlluft im äußeren Gehäuse und der Luft im Einlaßkopf i9. Diese Rohre 22 sind zylindrisch an ihren oberen Enden, ändern aber allmählich ihren Querschnitt zu einer rechteckigen Form an ihren unteren Enden, derart, daß sie zusammen, den tangentialen Eintrittsteil der Brennkammer ausfüllen, der durch die Stufenteile 4c und die Enden der bogenförmigen. Hüllplatten 4g bestimmt wird. Diese Form der Rohre 22 ist aus Fig. i ersichtlich. Um thermische Ausdehnung undZusammenziehung zu ermöglichen und andererseits eine Störung durch die Ausdehnung und Zusammenziehung der Brennkammer auszuschließen, sind die unteren Enden der Rohre 22 nicht mit der Brennkammer starr verbunden, sondern sitzen über eine Gleitverbindung im Einlaß, welchen sie genügend ausfüllen, um Leckaustritt von Kühlluft vom Außengehäuse in die Brennkammer zu verhindern.
  • Die Brenner 24 brauchen nicht im einzelnen erläutert zu werden, da ihre Ausbildung für die Erfindung nicht wesentlich ist und jeder von der üblichen Form sein kann.. Er kann beispielsweise aus einem Flainnirolir innerhalb des Brennergehäuses, aus einem Staukörper zum Aufrechterhalten einer stabilen Verbrennungszone und einer Einspritzdüse für flüssigen Bremistoff, möglicherweise mit Lufteinblasung, innerhalb des Flammrohrs sich zusammensetzen und mit dem Brennstoff und der Brennluft über einen Rohrstutzen versorgt werden, der durch die Wandung des Einlaßkopfes i9 hindurchführt. Die E?nblasdüse kann solcher Art sein., claß sie von aulicii her vom Kopf icg gelöst und zwecks Prüfung und Ausbesserung herausgenominen werden kann.
  • Während des Betriebes wird Brennluft, welche vom Kompressor der Gasturbinenanlage geliefert wird, den Einlaßköpfen icg zugeführt und strömt von dort durch die tangentialen Einlässe in das B rennkammerinnere zwecks Verbrennung des Bren.nstoffes.Kühlluft, welche vom gleichen Kompressor geliefert werden kann, gelangt über das Einlaßrohr 2 a in das äußere Druckgehäuse und berührt dabei <las Äußere der hohlwandigen Brennkammer. Etwas Luft fließt durch jeden Schlitz 4.k rund um den Unifang und in jeder Endplatte d. a der Außenhülle und so in den Raum zwischen der Doppelwandung über die Kühlvorsprünge und in die rohrförmigen Rippen; die Luft, die in die Umfangswandung eintritt und die in Längsrichtung verlaufenden rollrförniigen Rippen 4e erreicht, teilt sich, wobei ein Teil nach vorn und ein anderer Teil nach hinten abströmt, um dort mit der anderen Kühlluft zusaminenzutreffen, welche durch die Schlitze in der Endplatte q. a hindurch eingedrungen ist und so die rohrförmigen Rippen q.d erreicht. Der tangentiale Eintritt der Kanäle d. d in die ringförmigen Sammelräume zwischen den Röhren io und i i und den Ruhren 12 und 13 gibt der Luft, die in diese Saminelrä ume eintritt, eine Drall- oder Wirbelbewegung mit der gleichen Drehrichtung wie diejenige, die der Brennluft durch die tangentialen Einlässe übermittelt wird, wodurch der Druckverlust herabgesetzt wird, welcher eintritt, wenn die Kühlluft sich mit den Verbrennungsgasen mischt. Der ringförmige Sammelraum am Auslaßende zwischen den Rohren io und i i erstreckt sich in den Auslaß 2 b der Außenkammer hinein und fördert eine Ringschiclit von Luft entlang der Innenseite der Wandung des Auslaßrohres. Der andere Sammelraum zwischen den Rohren 12 und 13 erstreckt sich durch die Brennkammer hindurch und fördert einen ringförmigen Luftkern in die Mitte des Auslaßrohre.s hinein. Die Verbrennungsgase verlassen schließlich die Brennkammer durch das Auslaßrohr io und gelangen von dort in den Auslaß 2 b zusammen mit den beiden Strömen von Kühlluft, von denen der eine die heißen Gase einhüllt, während der andere einen Kernteil in ihnen bildet.
  • Wenn die Verbrennungseinrichtung gemäß der Erfindung bei Gasturbinenanlagen benutzt wird, um Luft vom Kompressor aufzunehmen und heißes Gas der Turbine zuzuführen, und wenn sie gleichachsig mit dem Kompressor und der Turbine angeordnet ist, dann kann ein weiteres Rohr sich in Axialrichtung durch den mittleren Totraum in der Brennkammer innerhalb der Rohre io und i i hindurch erstrecken und vom äußeren Druckgehäuse gehalten werden; noch ein weiterer und gesonderter Kühlluftstrom kann durch dieses Rohr hindurchgeleitet und auf das benachbarte Ende der Turbine oder des Kompressors gerichtet werden, um die benachbarten Lagerungen oder Halterungen gegenüber der Brennkammer abzuschirmen. Dieses innerste Rohr kann außerdem für die Halterung und Führung der Ölleitung und der Steuerleitung zu den Lagern oder Halterungen dienen. Wenn die Brennkammer gleichachsig zwischen Kompressor und Turbinen vorgesehen ist, dann verläuft die Welle durch das innerste Rohr und wird dadurch von einem Kühlluftstrom umgeben.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zyklon- oder Wirbel-Brennkammer für Gasturbinen in der Form einer Spiralkammer mit einer oder mehreren auf dem Umfang gelegenen Einlaßöffnungen für Brennluft und Brennstoff, welche im wesentlichen tangential gerichtet sind, und mit einem axialen zentralen Auslaß sowie mit einem Außengehäuse, welches die Spiralkamnier mit Abstand umgibt, damit Kühlluft die Kammer zu überströmen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß den Spiralkaminerraum eine aus Innen- und Außenhülle, in ähnlicher Form wie die Innenhülle, mit einem schmalen Zwischenraum zwischen beiden in an sich bekannter Weise aufgebaute Doppelwandung umhüllt und daß nur die Außenhülle mit Öffnungen versehen ist, um Kühlluft vom Gehäuse her in den Raum zwischen die Doppelwandung einströmen zu lassen. z. Brennkammer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur wärmebeweglichen Abstützung der Außenhülle gegenüber dein Außengehäuse an sich bekannte Befestigungsmittel oder Verbindungsmittel vorgesehen sind. 3. Brennkammer nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Einlässen zu und Auslässen aus dem Raum zwischen der Doppelwandung, derart, daß mehrere parallele Wege für die ein- bzw. austretende Kühlluft geschaffen werden. Brennkammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle in Allschnitte unterteilt ist, welche über Dehnverbindungen miteinander in Verbindung stehen, wobei der Raum zwischen der Doppelwandung mit dem Raum zwischen der Außenhülle und Außengehäuse in Verbindung. ist. 5. Brennkammer nach Ansprüchen 1 bis 4 mit einem in den tangentialen Einlaß fördernden Eingangsrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsrohr am Außengehäuse befestigt ist, aber gleitbar im Brennkammereinlaß zwecks Ermöglichung relativer Ausdehnung und Zusammenziehung sitzt. 6. Brennkammer nach Ansprüchen 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von rohrförmigen Versteifungsrippen rund um die Außenhülle der Doppelwandung, wobei die Rippen Halterungen für die Doppelwandung im Außengehäuse aufweisen, derart, daß eine therinische Ausdehnung der Doppelwandung relativ zum Außengehäuse möglich ist und die rohrförmigen Rippen Zu- oder Durchlässe zwischen dem Innern der Doppelwandung und dem Auslaß vom Außengehäuse bilden. 7. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil jeder Seitenplatte der Doppelwandung einen ringförmigen Luftsammelraum bildet, in welchen die rohrförmigen Rippen im wesentlichen tangential hineinfördern, wobei die Sammelräume so angeordnet sind, daß sie in den Auslaß hineinfördern. B. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Rohr sich axial nach außen von der Außenhülle her am einen Ende der Brennkammer erstreckt, daß ein zweites Rohr sich in ähnlicher Weise von der Innenhülle her erstreckt, und zwar derart innerhalb des ersten Rohres, daß ein axialer Auslaß von der Brennkammer her entsteht, wobei das erste und das zweite Rohr zwischen sich einen Luftauslaß bilden, in welchen einige der rohrförmigen Rippen im wesentlichen tangential hineinfördern, daß ein drittes Rohr sich in die Brennkammer von der Außenhülle her am anderen Ende der Kammer erstreckt, um einen axialen Durchlaß für einen Kernkörper aus Kühlluft vom Außengehäuse durch die Brennkammer hindurch zu bilden, und daß ein viertes Rohr sich in ähnlicher Weise von der Innenhülle rund um das dritte Rohr derart erstreckt, daß ein weiterer Luftauslaß entsteht, in welchen hinein der übrige Teil der rohrförmigen Rippen im wesentlichen tangential hineinfördert. 9. Zyklon- oder Wirbel-Brennkammer für Gasturbinen mit einem Außengehäuse, welches die Brennkammer mit Abstand umgibt, wobei Kühlluft in die Brennkammer überströmt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung der Wirbelkammer, daß Kühlluft, welche über die Kammer hinwegströmt, sie als Mantel oder Hülle verläßt, welcher bzw. welche die heißen, die Kammer in Achsrichtung verlassenden Brenngase einhüllt, und daß ein weiterer Kühlluftstrom in Achsrichtung durch die Mitte der Brennkammer hindurchströmt, so daß dieser die Kammer in Form eines Kernstückes verläßt, das sich durch die Mitte des abgehenden Brenngasstromes hindurch erstreckt. In Betracht gezogene Druckschriften:. Deutsche. Patentschrift Nr. 695 838; schweizerische Patentschriften Nr. 269 900, 255 541, 229 934 213 792; britische Patentschrift Nr. 552 747; »Aero-Digest« vom Febr. 195o, S. 53; R. Friedrich, »Gasturbinen mit Gleichdruckverbrennung«, Verlag G. Braun, Karlsruhe 1949, S.68. In Betracht gezogene ältere Patent: Deutsches Patent Nr. 829 967.
DEP6509A 1950-11-17 1951-11-14 Zyklon-Brennkammer fuer Gasturbinen Expired DE970426C (de)

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US (1) US2828608A (de)
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CH (1) CH301138A (de)
DE (1) DE970426C (de)
FR (1) FR1050420A (de)
NL (1) NL95825C (de)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2895293A (en) * 1956-05-10 1959-07-21 Power Jets Res & Dev Ltd Combustion apparatus for and method of burning ash-forming liquid fuel
US3053510A (en) * 1959-02-20 1962-09-11 United Aircraft Corp Radiator spline and support system
US3064947A (en) * 1959-02-20 1962-11-20 United Aircraft Corp Involute flat tube and plate fin radiator
US3685294A (en) * 1970-05-04 1972-08-22 Daniel E Nelson Hot gas pumps and thrusters
US4891936A (en) * 1987-12-28 1990-01-09 Sundstrand Corporation Turbine combustor with tangential fuel injection and bender jets
US4970865A (en) * 1988-12-12 1990-11-20 Sundstrand Corporation Spray nozzle
US6543231B2 (en) 2001-07-13 2003-04-08 Pratt & Whitney Canada Corp Cyclone combustor
US8015821B2 (en) * 2008-01-11 2011-09-13 Spytek Aerospace Corporation Apparatus and method for a gas turbine entrainment system
DE102008015207A1 (de) * 2008-03-20 2009-09-24 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Fluid-Injektor-Düse
DE102008017844A1 (de) * 2008-04-08 2009-10-15 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Strömungsmaschine mit Fluid-Injektorbaugruppe
US9145778B2 (en) * 2012-04-03 2015-09-29 General Electric Company Combustor with non-circular head end
USD787041S1 (en) * 2015-09-17 2017-05-16 Whirlpool Corporation Gas burner
US10837651B2 (en) 2015-09-24 2020-11-17 Whirlpool Corporation Oven cavity connector for operating power accessory trays for cooking appliance
US11777190B2 (en) 2015-12-29 2023-10-03 Whirlpool Corporation Appliance including an antenna using a portion of appliance as a ground plane
US10145568B2 (en) 2016-06-27 2018-12-04 Whirlpool Corporation High efficiency high power inner flame burner
US10551056B2 (en) 2017-02-23 2020-02-04 Whirlpool Corporation Burner base
US10451290B2 (en) 2017-03-07 2019-10-22 Whirlpool Corporation Forced convection steam assembly
US10660162B2 (en) 2017-03-16 2020-05-19 Whirlpool Corporation Power delivery system for an induction cooktop with multi-output inverters
US10502424B2 (en) * 2017-08-10 2019-12-10 General Electric Company Volute combustor for gas turbine engine
US10627116B2 (en) 2018-06-26 2020-04-21 Whirlpool Corporation Ventilation system for cooking appliance
US10619862B2 (en) 2018-06-28 2020-04-14 Whirlpool Corporation Frontal cooling towers for a ventilation system of a cooking appliance
US10837652B2 (en) 2018-07-18 2020-11-17 Whirlpool Corporation Appliance secondary door

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE695838C (de) * 1938-02-24 1940-09-04 Michael Martinka Dipl Ing Mit einem gasfoermigen Arbeitsmittel betriebene Kraftmaschinenanlage
CH213792A (de) * 1939-09-29 1941-03-15 Bbc Brown Boveri & Cie Aus Metall hergestellte Brennkammer zur Erzeugung von Heiz- und Treibgasen mässiger Temperatur.
GB552747A (en) * 1941-03-07 1943-04-22 Babcock & Wilcox Ltd Improved combustion apparatus for burning solid fuels containing ash
CH229934A (de) * 1942-10-06 1943-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gasturbinenanlage.
CH255541A (de) * 1947-05-12 1948-06-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gekühlte metallische Brennkammer zur Erzeugung von Heiz- und Treibgasen.
CH269900A (de) * 1949-01-18 1950-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Erzeugung heisser Gase, insbesondere Treibgase für Gasturbinenanlagen, und metallene Brennkammer zur Ausführung des Verfahrens.
DE829967C (de) * 1949-09-20 1952-01-31 Max Adolf Mueller Dipl Ing Gasturbinenanlage

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1618808A (en) * 1924-03-28 1927-02-22 Burg Eugen Apparatus for burning powdered fuel
US2080425A (en) * 1933-02-10 1937-05-18 Milo Ab Turbine
US2268464A (en) * 1939-09-29 1941-12-30 Bbc Brown Boveri & Cie Combustion chamber
US2477683A (en) * 1942-09-30 1949-08-02 Turbo Engineering Corp Compressed air and combustion gas flow in turbine power plant
US2470126A (en) * 1942-12-05 1949-05-17 Allis Chalmers Mfg Co Turbine construction
GB612532A (en) * 1946-04-08 1948-11-15 Adrian Albert Lombard Improvements in or relating to combustion chambers for internal combustion turbines
GB615680A (en) * 1946-06-18 1949-01-10 Birmingham Small Arms Co Ltd Improvements in or relating to gas turbines
FR963507A (de) * 1947-03-21 1950-07-17
US2552492A (en) * 1948-06-07 1951-05-08 Power Jets Res & Dev Ltd Air ducting arrangement for combustion chambers
US2547619A (en) * 1948-11-27 1951-04-03 Gen Electric Combustor with sectional housing and liner
US2555965A (en) * 1950-03-24 1951-06-05 Gen Electric End cap for fluid fuel combustors

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE695838C (de) * 1938-02-24 1940-09-04 Michael Martinka Dipl Ing Mit einem gasfoermigen Arbeitsmittel betriebene Kraftmaschinenanlage
CH213792A (de) * 1939-09-29 1941-03-15 Bbc Brown Boveri & Cie Aus Metall hergestellte Brennkammer zur Erzeugung von Heiz- und Treibgasen mässiger Temperatur.
GB552747A (en) * 1941-03-07 1943-04-22 Babcock & Wilcox Ltd Improved combustion apparatus for burning solid fuels containing ash
CH229934A (de) * 1942-10-06 1943-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gasturbinenanlage.
CH255541A (de) * 1947-05-12 1948-06-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gekühlte metallische Brennkammer zur Erzeugung von Heiz- und Treibgasen.
CH269900A (de) * 1949-01-18 1950-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Erzeugung heisser Gase, insbesondere Treibgase für Gasturbinenanlagen, und metallene Brennkammer zur Ausführung des Verfahrens.
DE829967C (de) * 1949-09-20 1952-01-31 Max Adolf Mueller Dipl Ing Gasturbinenanlage

Also Published As

Publication number Publication date
FR1050420A (fr) 1954-01-07
BE507040A (de)
US2828608A (en) 1958-04-01
CH301138A (de) 1954-08-31
NL95825C (de)

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